Đoạn đường ray xe lửa là quãng đường gồm các tuyến đường ray xe lửa để nối liền các địa phương. Một đoạn đường ray có thể có nhiều tuyến khác nhau.

Đoạn đường sắt dài nhất thế giới mà được dùng thường xuyên là Đường sắt xuyên Sibir dài 9288 km.

Cuối năm 2014, đoạn đường xe lửa chở hàng hoá dài 13.000 km nối giữa Tây Ban Nha và Trung Quốc là đoạn đường sắt dài nhất thế giới, bắt đầu từ Nghĩa Ô cho tới Madrid. Vào mùa Noel, nó sẽ chạy thử lần đầu tiên chở hàng hóa như rượu nho, thịt nguội và dầu ô liu từ Tây Ban Nha sang Trung Quốc, xuyên qua 6 nước, Pháp, Đức, Ba Lan, Belarus, Nga, và Kazakhstan.[2]Hiện thời quãng đường này mất 3 tuần (21 ngày) và hàng hóa phải được dỡ hàng 3 lần vì khổ đường khác nhau, tuy nhiên vẫn nhanh hơn 10 ngày so với đường thủy.[3]